Tlak zraka i kako utječe na vrijeme

Važna karakteristika Zemljine atmosfere je njezin tlak zraka, koji određuje vjetar i vrijeme obrasci diljem svijeta. Gravitacija djeluje na atmosferu planete baš kao što nas drži privezane uz njegovu površinu. Ova gravitaciona sila uzrokuje atmosferu da se pritisne protiv svega što je okružuje, pritiska raste i opada kako se Zemlja okreće.

Atmosferski ili zračni tlak je po definiciji sila na jedinicu površine koju djeluje na Zemljinu površinu prema težini zraka iznad površine. Sila koju je izvršilo an zračna masa je stvoren od strane molekule koje ga čine i njihove veličine, kretanja i broja prisutnih u zraku. Ti su čimbenici važni jer određuju temperaturu i gustoću zraka, a samim tim i njegov tlak.

Tlak zraka određuje se broj molekula zraka iznad površine. Kako se broj molekula povećava, oni vrše veći pritisak na površinu, a ukupni atmosferski tlak raste. Suprotno tome, ako se broj molekula smanji, povećava se i tlak zraka.

Tlak zraka mjeri se živim ili aneroidnim barometrima. Merkurovi barometri mjere visinu merkura u vertikalnoj staklenoj cijevi. Kako se tlak zraka mijenja, visina živog stupca se također događa, slično termometru. Meteorolozi mjere tlak zraka u jedinicama koje se nazivaju atmosfere (atm). Jedna atmosfera jednaka je 1.013 milibara (MB) na razini mora, što znači 760 milimetara quicksilver-a ako se mjeri živinim barometrom.

Aneroidni barometar koristi zavojnicu cijevi, pri čemu je većina zraka uklonjena. Zavojnica se tada savija prema unutra kada pritisak raste i ispada kada padne pritisak. Aneroidni barometri koriste iste mjerne jedinice i daju ista očitanja kao živa barometri, ali ne sadrže nijedan element.

Tlak zraka, međutim, nije ujednačen na cijelom planetu. Normalni raspon Zemljinog tlaka zraka je od 970 MB do 1.050 MB.Te su razlike rezultat sustava niskog i visokog tlaka zraka, koji nastaju zbog nejednakog zagrijavanja na Zemljinoj površini i sile gradijenta tlaka.

Najviši rekordni barometrijski tlak bio je 1.083,8 MB (prilagođen razini mora), izmjeren u Agati u Sibiru 31. prosinca 1968. godine.Najniži izmjereni tlak ikad iznosio je 870 MB, zabilježeno kako je Tajfun Tip pogodio zapadni Tihi ocean 12. listopada 1979.

Sustav niskog tlaka, koji se još naziva i depresija, područje je gdje atmosferski pritisak niža je od područja koje ga okružuje. Niže su obično povezane s jakim vjetrovima, toplim zrakom i atmosferskim podizanjem. U tim uvjetima, padovi obično stvaraju oblake, oborine i druga turbulentna vremena, kao što su tropske oluje i cikloni.

Područja sklona niskom tlaku nemaju ekstremne dnevne dnevne (dnevne prema noći) niti ekstremne sezonske temperature, jer oblaci prisutni nad takvim područjima odražavaju dolazak solarno zračenje natrag u atmosferu. Kao rezultat, ne mogu se zagrijati danju (ili ljeti), a noću djeluju kao pokrivač, hvatajući toplinu ispod.

Sustav visokog tlaka, koji se ponekad naziva i anticiklonom, je područje u kojem je atmosferski tlak veći od okolnog. Ovi se sustavi kreću u smjeru kazaljke na satu u sjevernoj hemisferi i obrnuto u južnoj hemisferi uslijed Coriolisov efekt.

Područja visokog pritiska obično uzrokuju fenomen koji se naziva ispadanje, što znači da se zrak u visinama hladi, postaje gušći i kreće se prema tlu. Tlak se ovdje povećava, jer više zraka ispunjava prostor koji ostaje od niske. Ispuštanje isparava i većinu vodene pare u atmosferi, pa visokotlačni sustavi obično su povezani s vedrim nebom i mirnim vremenom.

Za razliku od područja niskog tlaka, odsutnost oblaka znači da područja koja su izložena visokom tlaku doživljavaju krajnosti u dnevnom i dnevnom sezonske temperature, jer ne postoje oblaci koji bi noću mogli blokirati dolazno sunčevo zračenje ili zaustaviti izlazno dugovalno zračenje.

Širom svijeta postoji nekoliko regija u kojima je tlak zraka nevjerojatno dosljedan. To može rezultirati izuzetno predvidljivim vremenskim obrascima u regijama poput tropa ili stupova.

• Ekvatorijalno korito niskog tlaka: To se područje nalazi u Zemljinoj ekvatorijalnoj regiji (0 do 10 stupnjeva sjeverno i južno) i sastoji se od toplog, laganog, uzlaznog i konvergirajućeg zraka.Kako je zrak koji se konvergira vlažan i prepun viška energije, prilikom uspona se širi i hladi, stvarajući oblake i obilne kiše koje su istaknute u cijelom području. Ova zona niskog tlaka također tvori međusepsku zonu konvergencije (ITCZ) i trgovinski vjetrovi.
• Subtropske stanice visokog pritiska: Smješten na 30 stupnjeva sjever / jug,ovo je zona vrućeg, suhog zraka koja se formira dok topli zrak koji se spušta iz tropa postaje sve topliji. Jer vrući zrak može zadržati više vodena para, relativno je suha. Obilna kiša duž ekvatora također uklanja većinu suvišne vlage. Dominantni vjetrovi u suptropskom visokom nazivaju se zapadnjaci.
• Subpolarne ćelije niskog tlaka: Ovo područje je na 60 stupnjeva sjeverne / južne geografske širine i ima hladno, vlažno vrijeme.Subpolarni nizak je uzrokovan susretom hladnih zračnih masa s viših širina i toplijih zračnih masa s nižih širina. Na sjevernoj hemisferi njihov sastanak tvori polarni front koji stvara niski tlak ciklonske oluje odgovorni za oborine u Tihi sjeverozapad i velik dio Europe. Na južnoj hemisferi razvijaju se jake oluje duž ovih fronta i uzrokuju jak vjetar i snježne padavine na Antarktici.
• Polarne ćelije visokog pritiska: Smješteni su na 90 stupnjeva sjever / jug i izrazito su hladni i suhi.Ovim sustavima vjetrovi se odmiču od polova u anticikloni, koja se spušta i razilazi u obliku polarnih istočnih dijelova. Oni su, međutim, slabi jer je na polovima malo energije da bi sustavi bili jaki. Antarktički je vrh ipak jači jer se može formirati preko hladne kopnene površine umjesto toplijeg mora.

Proučavajući ove uspone i padove, znanstvenici su lakše razumjeti uzorke cirkulacije Zemlje i predvidjeti vremenske prilike u kojima će se koristiti svakodnevnom životu, plovidbi, brodarstvu i drugim važnim aktivnostima, čineći tlak zraka važnom komponentom meteorologije i drugih atmosferskih atmosfera znanost.

• “Atmosferski pritisak.” National Geographic Society,
• "Vremenski sustavi i obrasci." Vremenski sustavi i obrasci | Državna uprava za okeane i atmosferu,